Nutzung und Belastungen

Die Wasserkraftanlage in Bad Sulza mit dem Wehr Bäume und Sträucherzum Vergrößern anklicken
Wasserkraftanlage Bad Sulza
Quelle: Stephan Naumann / UBA

Äußere Einwirkungen belasten und gefährden den Gewässerzustand der Flüsse. Schifffahrten und Gewässerausbau führen zu veränderten Bedingungen.

Belastungen und Gefährdungen

Die Belastungen resultieren aus menschlichen Aktivitäten im Einzugsgebiet eines Gewässers und durch Eingriffe oder Einleitungen in das Gewässer selbst. Solche Stoffeinträge aus punktuellen oder diffusen Quellen stehen dabei traditionell im Fokus der Aufmerksamkeit. Aber auch Eingriffe, die die Struktur des Flusses beeinträchtigen, haben in hoch entwickelten Ländern einen bedeutenden Einfluss auf den Gewässerzustand. Sie verändern nicht nur das Landschaftsbild, sondern entziehen Gewässerorganismen oft ihre Lebensräume und damit die Lebensgrundlage.

Kommunales Abwasser

Große Kläranlagen mit vierter Reinigungsstufe ausbauen

Mikroverunreinigungen, also Stoffe, die in Gewässern  bereits in niedrigen bis sehr niedrigen Konzentrationen schädlich wirken können, werden in vielen Gewässern in zu hoher Konzentration gemessen. Deshalb soll ein weitergehendes Abwasserbehandlungsverfahren (4. Reinigungsstufe) in den größeren kommunalen Kläranlagen (Größenklasse 5) eingeführt werden sowie in den kleineren Kläranlagen, die in sensitive Gewässer einleiten. Am wirksamsten und kosteneffizientesten sind derzeit die Ozonung und die Aktivkohleadsorption durch Pulveraktivkohle.

Die kommunale Abwasserentsorgung in Deutschland ist ein wichtiger Beitrag für den Gewässerschutz. Sie gehört zu den grundlegenden Maßnahmen, die zur Erreichung des guten Gewässerzustands in Deutschland erforderlich sind.  Investitionen der letzten 40 Jahre in die Kläranlagen haben die Gewässergüte durch Reduzierung des Eintrages von Nährstoffen, Schwermetallen und sauerstoffzehrenden Substanzen deutlich verbessert. Allerdings sind damit die stofflichen Probleme in den Gewässern nicht umfassend gelöst.   Die Konzentrationen einer Reihe von Mikroverunreinigungen überschreiten die Umweltqualitätsnormen für den guten ökologischen und chemischen Zustand der Oberflächengewässer. Zur Reduzierung der Einträge ist eine Reihe von Maßnahmen erforderlich, insbesondere auch die Erhöhung der Wirksamkeit der Barrieresysteme.
Dies erfordert die Fortschreibung des Standes der Technik bei der Abwasserbehandlung und die Einführung weitergehender Abwasserbehandlungsverfahren. Optionen für eine öffentliche Anreizfinanzierung können und sollten dafür erwogen werden.

Positionspapier "Organische Mikroverunreinigungen in Gewässern"

rundes Außenbecken einer Kläranlage
Viele Mikroschadstoffe gelangen vor allem über das kommunale Abwassersystem in die Gewässer.
Quelle: darknightsky / Fotolia.com

Nährstoffe

Die Stickstoffeinträge in die Oberflächengewässer in Deutschland lagen 2011 bei 580 kt/a und verminderten sich gegenüber dem Vergleichsjahr 1985 um 450 kt/a (44 Prozent). Damit wurde das international vereinbarte Ziel, die Stickstoffeinträge in die Meere zwischen 1985 und 2000 zu halbieren, auch bis 2005 nicht erreicht. Die Stickstoffeinträge aus Punktquellen (kommunale Kläranlagen und industrielle Direkteinleiter) verminderten sich zwischen 1985 und 2011 um ca. 78 Prozent, was den Anteil der Punktquellen am Gesamteintrag 2011 auf 16 Prozent reduzierte. Diese Reduzierung ist wesentlich auf die Verbesserung der Reinigungsleistung der Kläranlagen zurückzuführen. Demgegenüber gingen die Stickstoffeinträge aus diffusen Quellen nur um 21 Prozent zurück.
Mit einem Anteil von 56 Prozent stellen die Einträge über das Grundwasser im Jahr 2011 für Deutschland insgesamt den dominanten Eintragspfad dar. Die Phosphoreinträge in die Oberflächengewässer Gesamtdeutschlands betrugen im Jahr 2011 ca. 25 kt/a (siehe Abb. „Gesamtstickstoff- und Gesamtphosphoreinträge aus Punkt- und diffusen Quellen in die Oberflächengewässer in Deutschland“). Gegenüber dem Vergleichsjahr 1985 wurden die Phosphoreinträge um ca. 56 kt/a (69 Prozent) reduziert. Damit ist das Ziel, die Phosphoreinträge in die Meere zu halbieren, in allen Flussgebieten erfüllt.
Die Reduzierung der Phosphoreinträge ist ebenfalls zum überwiegenden Teil auf die Verringerung der Einträge aus Punktquellen (87 Prozent) zurückzuführen. Trotz der enormen Verringerung der Einträge aus Punktquellen stellen diese 2011 mit 30 Prozent der Gesamteinträge jedoch immer noch den dominanten Eintragspfad dar. Die diffusen Phosphoreinträge konnten insgesamt nur um 18 Prozent reduziert werden. Bei den diffusen Quellen dominieren für Phosphor die Einträge über das Grundwasser mit 22 Prozent der Gesamteinträge, gefolgt von den Einträgen über Erosion mit 19 Prozent.

Eine Maßzahl für die Umweltbelastung mit Nährstoffen aus der Landwirtschaft sind die Stickstoffüberschüsse.


Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft und Stickstoffüberschuss

Schwermetalle

Die Einträge von Schwermetallen in die Oberflächengewässer Deutschlands gingen zwischen 1983 und 2011 stark zurück. Das ist vor allem auf die starke Reduzierung der Einträge aus Punktquellen zurückzuführen. Ein direkter Vergleich der eingetragenen Schwermetall-Mengen zwischen 1983 und 2011 ist auf Grund unterschiedlicher methodischer Ansätze und verbesserter Eingangsdaten nicht unmittelbar möglich.
Im Jahr 2011 spielten sowohl industrielle als auch kommunale Direkteinleitungen nur noch eine untergeordnete Rolle. Die Gewässerbelastungen von Schwermetallen werden durch Einträge aus diffusen Quellen dominiert. Dieser Anteil schwankt je nach Schwermetall zwischen 66 Prozent (Cadmium) und 95 Prozent (Quecksilber). Die Dominanz einzelner Eintragspfade ist ebenfalls unterschiedlich für die einzelnen Schwermetalle.

Gewässerausbau - Belastung der Hydromorphologie

Belastungen der Hydromorphologie resultieren aus menschlichen Aktivitäten im Einzugsgebiet eines Gewässers und vor allem aus Maßnahmen und Eingriffen am Gewässer selbst. Der Grad der Belastung drückt sich in dem hydromorphologischen Zustand des betroffenen Gewässers aus und hat Einfluss auf das Vorkommen und die Zusammensetzung der standorttypischen Lebensgemeinschaften und Arten und somit auf den ökologischen Zustand nach EG-Wasserrahmenrichtlinie. Diese nicht stofflichen Belastungen haben in hoch entwickelten Ländern einen bedeutenden Einfluss auf den Gewässerzustand. Sie verändern nicht nur das Landschaftsbild, sondern entziehen Gewässerorganismen oft ihre Lebensräume und damit die Lebensgrundlage.

  • Ein Bagger gräbt neben einer Wasserfläche
    Gewässerausbau
    Quelle: Naumann / UBA
  • Anblick einer Wehr zum Stauen von Wasser
    Wehr
    Quelle: Naumann / UBA
  • Neblige Ansicht auf einen Flusslauf mit Buhnen
    Buhne
    Quelle: Naumann / UBA
  • Orangfarbener Deich mit einer weiten Landschaftsaussicht dahinter
    Deich
    Quelle: Naumann / UBA
  • Die Tabelle zeigt welche Auswirkungen Schifffahrt, Wasserkraftnutzung, Wasserversorgung oder Forstwirtschaft auf die Gewässer haben.
    Eingriffsart (Belastungen)
    Quelle: Umweltbundesamt Excel-Datei (Download)
  • Die Tablle zeigt welche Wirkung die Schifffahrt, Wasserkraftnutzung, Forstwirtschaft und Urbanisierung auf die Gewässer haben.
    Auswirkungen auf Hydromorphologie und Biologie
    Quelle: Umweltbundesamt Excel-Datei (Download)
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Querbauwerke

Als exemplarisch für die Belastung der Hydromorphologie gilt der Eingriff durch Querbauwerke. Die Errichtung von abflussregulierenden Querbauwerken dient der Trinkwassergewinnung, der Bewässerung, der Wasserkraftnutzung zur Erhöhung der nutzbaren Fallhöhe, der Schifffahrt zur Anhebung der Wasserstände in Niedrigwasserzeiten oder der Anlage von künstlichen Stauseen zu Erholungszwecken. Die Belastung der Hydromorphologie und die Folgewirkungen sind jeweils erheblich. Die biologische und morphodynamische Durchgängigkeit des Gewässers wird unterbrochen, der Aufstau verdrängt strömungsangepasste Arten, die eingeschränkte Abfluss- und Grundwasserdynamik führt zu einem Verlust der Auenstandorte und die Selbstreinigungskraft des Gewässers nimmt ab.

Für die Konzeption von Strategien zur Verbesserung der Lebensraumverknüpfung ist es zunächst notwendig, einen Überblick über die bestehenden Wanderhindernisse in einer Flussgebietseinheit zu gewinnen. Zu diesem Zweck wurde innerhalb des Umweltforschungsplans des Bundesministeriums für Umwelt, Natur und Reaktorsicherheit im Auftrag des Umweltbundesamtes ein Forschungsprojekt durchgeführt. Im Vordergrund der Arbeit stand die Erfassung des Bestandes, der Art und der Funktion von Querverbauungen in Deutschland. Die vorgenommene Bestandsaufnahme stützt sich auf die vorliegenden Kartierarbeiten der Bundesländer, die größtenteils über flächendeckende Querbauwerkkataster verfügen. Von allen in Deutschland erfassten Querbauwerke nahm das Forschungsprojekt über 37.000 auf. Schließt man Ergebnisse aus Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz ein, erhöht sich diese Zahl auf etwa 55.000. Der mittlere Abstand zwischen zwei benachbarten Querbauwerken beträgt zwischen 1,8 und 4,7 Kilometer, wobei sich diese Spanne nach vollständiger Kartierung verringern dürfte. Dies legen Berechnungen für vollständig kartierte Gebiete nahe. In Baden-Württemberg und Niedersachsen wird die Durchgängigkeit eines Flusses alle 1,1 beziehungsweise alle 2,9 Kilometer unterbrochen.

Dem Forschungsbericht liegt eine Datenbank der erfassten Querbauwerke bei. Der vollständige Bericht kann nur in der Bibliothek des Umweltbundesamtes ausgeliehen werden unter der Signatur: 01UBA-FB 000946.

  • Querbauwerk in einem Fluss - Wasser fließt senkrecht eine Wand herunter
    Querbauwerk
    Quelle: Naumann / UBA
  • Die Umweltauswirkungen von Querbauwerken auf Fließgewässer werden grafisch erklärt. Es kommt zu Verschiebung der Lebensräume, Anreicherung von Nährstoffen, Sedimentation, Bildung von Treibhausgase, Geschiebedefizit, Unterbrechung des Feststofftransportes
    Querbauwerke in Fließgewässern
    Quelle: Naumann / UBA
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Schifffahrt

Schifffahrtsstraßen in Deutschland

In Deutschland werden die Bundeswasserstraßen nach dem Wasserwegerecht in Binnen- und Seewasserstraßen oder nach dem Schifffahrtsrecht in Binnen- und Seeschifffahrtsstraßen unterschieden. Etwa 90 Prozent der Binnenwasserstraßen dienen der Schifffahrt und bilden ein weitmaschiges, zusammenhängendes Netz von etwa 7.300 Kilometer Länge, das die großen Seehäfen mit Wirtschaftszentren im In- und Ausland und bedeutende Industriezentren untereinander verbindet.

Bedeutung als Verkehrsträger

Der Schwerpunkt der deutschen und auch mitteleuropäischen Binnenschifffahrt liegt im Rheinkorridor. Auf dem Rhein und seinen für die Schifffahrt ausgebauten Nebenflüssen Mosel, Main und Neckar, sowie auf dem westdeutschen Kanalnetz kommen Großmotorgüterschiffe zum Einsatz. Demzufolge werden in diesem Gebiet rund 85 Prozent der Verkehrsleistungsanteile der Binnengüterschifffahrt erbracht. Andere Binnenschifffahrtsstraßen – wie Oder, Ems und Weser – erreichen diesen Ausbaustandard nicht. Die gesamte mit der Binnenschifffahrt transportierte Gütermenge bewegt sich in Deutschland seit Mitte der achtziger Jahre zwischen 220 und 240 Mio. t. Dies entspricht einem durchschnittlichen Anteil an dem Transportaufkommen der verschiedenen Verkehrsträger (Modal Split) von 6,7 Prozent. Gegenwärtig werden ca. 35 Prozent der durch die Binnenschifffahrt transportierten Menge von Schiffen unter deutscher Flagge befördert.

In den letzten Jahren ist die Verkehrsentwicklung im deutschen Güterverkehr durch ein starkes Wachstum der Verkehrsleistungen, die als Produkt von Gütermenge und zurückgelegter Transportentfernung gemessen werden, gekennzeichnet. Den größten Zuwachs konnte der Straßengüterverkehr für sich verbuchen, wodurch die Verteilung des Transportaufkommens auf die verschiedenen Verkehrsträger immer „straßenlastiger“ wurde. Im Ergebnis dieser Entwicklung hat die Binnenschifffahrt seit 1985 trotz einer Steigerung der absoluten Verkehrsleistung, die sich in einer erhöhten Transportentfernung zeigt, rund 6 Prozent ihres Marktanteils im Modal Split verloren. Ihr Anteil an der Gesamtverkehrsleistung in Deutschland beträgt gegenwärtig etwa 13 Prozent, wobei die durchschnittliche Transportentfernung im Jahr 2000 bei 275 Kilometer lag.

Mit dem Binnenschiff werden in erster Linie Massengüter transportiert. Die vier Gütergruppen Steine und Erden, Mineralöle, Erze und feste mineralische Brennstoffe dominieren die Binnengüterschifffahrt mit jeweils über 20 Millionen Tonnen. Ein Vorteil des Verkehrsträgers besteht darin, technisch anspruchsvolle Transporte von übermäßig schweren und sperrigen Gütern zu ermöglichen. Eine Veränderung der Güterstruktur zeichnet sich seit Anfang der 90er-Jahre durch den stark zunehmenden Containerverkehr ab, für den weiterhin eine positive Entwicklung prognostiziert wird. Diese Transportform ermöglicht der Binnenschifffahrt, auch hochwertige Verbrauchsgüter zu befördern. Günstige Wachstumsraten werden auch für chemische Erzeugnisse und Fertigprodukte – wie Maschinen und Fahrzeuge – erwartet. In Abhängigkeit von den betrachteten Relationen weisen demgegenüber die klassischen Gütergruppen – wie Mineralölprodukte, Erze und Düngemittel – einen rückläufigen Trend auf.

Auswirkungen auf die Umwelt

Beeinträchtigungen der natürlichen Lebensräume und Lebensgemeinschaften treten direkt durch den Schiffsverkehr und indirekt durch die Herstellung schiffbarer Wasserwege auf. Im Allgemeinen sind die Beeinträchtigungen durch den Schiffsbetrieb für den Naturhaushalt wesentlich weniger gravierend als die Auswirkungen des Gewässerausbaus. Zu den möglichen Umwelteinwirkungen durch den Schiffsbetrieb zählen die Abgas- und Lärmbelastung, die Toxizität von Betriebsstoffen, die Schädigung von Organismen durch Schraubenantrieb, die Resuspension von Sedimenten, das Einschleppen von Neozoen sowie Einflüsse durch Havarien. Die indirekten Folgen des Gewässerausbaus sind demgegenüber komplexer und führen zu einer erheblichen, oftmals weitreichenden und irreversiblen Beeinträchtigung des Naturraums. Sie sind daher als gravierender einzustufen, als die direkten Beeinträchtigungen durch den Schiffsbetrieb. Im Wesentlichen sind zu nennen:

  • Verlust an natürlichen morphologischen Eigenschaften der Gewässer mit der Folge der Vereinheitlichung der Gewässer- und Auenlebensgemeinschaften;
  • Verlust an Biodiversität, Grundwasserspiegelsenkung mit Schädigung gewässernaher Auengebiete, Entkopplung des Systems Fließgewässer und Aue;
  • Unterbrechung der Gewässerdurchgängigkeit, z.B. durch Wehre mit der Folge von Biodiversitätsverlust (zum Beispiel Wanderfischarten);
  • Zerschneidung terrestrischer Lebensräume durch die Anlage künstlicher Wasserwege mit der Folge, dass terrestrische Lebensgemeinschaften beeinträchtigt und die Ausbreitung gebietsfremder Arten begünstigt werden.

Gegenwärtig haben Eingriffe, wie die Errichtung von Staustufen (durch Koalitionsvereinbarung an Donau und Saale ausgesetzt), Baggerungen, Schaffung künstlicher Kanäle (VDE 17) und die Errichtung und Wiederherstellung von Regulierungsbauwerken (Rhein, Donau, Elbe),  bedeutende Auswirkungen. Mit diesen Maßnahmen geht der Verlust an Struktur- und Biodiversität, Grundwasserspiegelsenkung in angrenzenden Auengebieten und Erhöhung der Sohlenerosion einher. Die Umweltfolgen sind dann gravierend einzuschätzen, sofern

  • schützenswerte Biotope nach Flora-Fauna-Habitat(FFH)-Richtlinie betroffen sind und
  • die Ziele der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) im Hinblick auf den "guten ökologischen Zustand" gefährdet werden.

Strukturgüte der Bundeswasserstraßen

Die im Dezember 2002 erstmals herausgegebene Gewässerstrukturkarte gibt einen Überblick über den ökomorphologischen Zustand der Gewässer in Deutschland. Hiernach sind 92,6 Prozent der Bundeswasserstraßen deutlich bis vollständig verändert. Unten stehende Grafik und nachfolgende Tabelle geben einen Überblick über die Strukturgüte aller Bundeswasserstraßen.

Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Ökologische Neuorientierung der Bundeswasserstraßenbewirtschaftung“

In dem Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Ökologische Neuorientierung der Bundeswasserstraßenbewirtschaftung“ wurde in der Planungsgruppe Ökologie und Umwelt GmbH Hannover im Auftrag des Umweltbundesamtes das Modell der „Ökologisch integrierten Wasserstrasse“ entwickelt. Auf überregionaler Ebene gilt es dazu notwendig Bewirtschaftungs- und Entwicklungskonzepte für Schifffahrtsstraßen zu entwickeln, die ökologische und verkehrliche Aspekte ausgewogen miteinander verbinden. Dieser Weg soll es ermöglichen, großräumig die Gewässerfunktion wieder herzustellen, währenddessen die Schifffahrt möglich bleibt. In diesen Konzepten sind Maßnahmen zu verankern, die für die Schifffahrt verträglich, sowie für Hochwasser neutral sind und im Hinblick auf die Ziele des Gewässerschutzes priorisiert werden. Dazu zählen die Verknüpfung der großen Ströme mit ihren Auen durch die Anbindung von abgetrennten Altarmen, der Biotopverbund, Deichrückverlegungen und die Wiederherstellung der Durchgängigkeit an Wehren. Diese Aufgaben sind nur gemeinsam mit allen beteiligten Akteuren realisierbar.

  • Ein großes Containerschiff fährt bei Sonnenschein auf dem Rhein
    Binnenschifffahrt auf dem Rhein
    Quelle: Naumann / UBA
  • Die Tabelle ordnet die Wasser-Bundesstraße nach 7 verschiedenen Qualitätsklassen
    Strukturgüte der Bundeswasserstraßen
    Quelle: Umweltbundesamt Excel-Datei (Download)
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Unterhaltung kleiner Fließgewässer

Unterstützung für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie aus UFOPLAN und Verbändeförderung

Die natürlichen Typen kleiner Fließgewässer sind in Deutschland sehr vielfältig. Ausbau, Unterhaltung und Nutzung haben sie vereinheitlicht. Bäche und Gräben wurden verschmälert, begradigt, verkürzt, die Sohle eingeengt und vertieft. Die landwirtschaftliche Nutzung reicht oft bis zur Böschungsoberkante. Die Gewässerunterhaltung umfasst nach Paragraf 39 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) die Pflege und Entwicklung der Gewässer inklusive der Ufer. Sie hat gleichrangig die Verbesserung der ökologischen Verhältnisse, orientiert am natürlichen Typ, wie auch die Ansprüche der Nutzer (zum Beispiel nach Abfluss) zum Ziel. Beeinträchtigungen des Wasserhaushaltes von Landökosystemen und Feuchtgebieten sollen möglichst vermieden werden.

Idealerweise, wenn Flächen entlang der Fließgewässer verfügbar sind, sollten sich diese eigendynamisch entwickeln dürfen. Naturnahe Elemente, wie Kiesbänke, können dann belassen werden. Seitliche Verlagerung kann zum Beispiel durch Totholz oder die Entnahme von Uferverbau ausgelöst werden. Wenn die Bäche zur Entwässerung deutlich unter der Geländeoberkante verbleiben müssen, kann eine Sekundäraue ermöglicht werden.

Auch wenn kein Platz vorhanden ist und Bachbetten an ihren Orten verbleiben müssen, kann die Gewässerunterhaltung so schonend erfolgen, dass sie die Vielfalt von Gewässerstrukturen, -habitaten und -organismen fördert. Harter Ufer- und Sohlverbau kann oft entfernt werden. Mahd, Krautung, Profil- und Gehölzpflege können schonender und seltener erfolgen. Beschattung durch Baumreihen behindert Krautwuchs und selbst innerhalb der heutigen Bachprofile können naturnahe Strukturelemente belassen werden, ohne dass sie Abfluss behindern. Schließlich muss nicht jeder Hochwasserschaden repariert werden, weil damit strukturelle Vielfalt beginnt.

Das Merkblatt 610 der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) „Neue Wege der Gewässerunterhaltung – Pflege und Entwicklung von Fließgewässern“ (2010. 422 S.) und die Broschüre des Umweltbundesamtes: Kleine Fließgewässer pflegen und entwickeln - Neue Wege der Gewässerunterhaltung (2009) erläutern in unterschiedlicher Bearbeitungstiefe, wie allein durch eine geänderte und angepasste Gewässerunterhaltung deutlich mehr Naturnähe erreicht werden kann, ohne die Nutzungsansprüche zu beeinträchtigen. Wesentliches Ziel der Veröffentlichungen ist, die Spielräume einer innovativen Gewässerunterhaltung und ihre Grenzen aufzuzeigen und nachvollziehbar für die Praxis zu erläutern.

Der Deutsche Verband für Landschaftspflege (DVL) hat das Merkblatt in einigen Regionalverbänden getestet, die im Auftrag von Gemeinden oder Wasserverbänden Unterhaltungs- oder Entwicklungsarbeiten planen und durchführen. Die Ergebnisse sind in der DVL-Broschüre „Kleine Fließgewässer kooperativ entwickeln - Erfolgsmodelle für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie” (2010) niedergelegt. Die Broschüre enthält auch viele praktische Beispiele, wie Unterhaltungs- und Ausbauvorhaben geplant und vor allem finanziert werden können. Die Schwierigkeiten Finanzierungen zu organisieren und den für Förderungen notwendigen Eigenbeitrag der Unterhaltungspflichtigen (meist Gemeinden) zu erbringen, sind zur Zeit ein Hauptproblem bei der Umsetzung der WRRL an kleinen Gewässern.

Ein kleiner Fluss umgegeben von kahlen Sträuchern
Obere Efze
Quelle: Hoffmann / UBA
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